[發(fā)明專(zhuān)利]用于燃料電池系統(tǒng)的噴射器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410791047.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105098209B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯容奎;鄭世權(quán)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/04089
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/04089;H01M8/04746;B05B1/30
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

本發(fā)明提供一種用于向燃料電池系統(tǒng)中的電池堆供應(yīng)例如氫的燃料的噴射器，其可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的增大或減小自動(dòng)地移動(dòng)噴嘴的位置。因此，可以通過(guò)選擇在使用噴射器的燃料電池系統(tǒng)中的噴嘴喉部面積來(lái)控制氫的必要供應(yīng)以及再循環(huán)流量，并且具體地說(shuō)，能夠經(jīng)自動(dòng)地控制以在低負(fù)載下通過(guò)小噴嘴供應(yīng)氫以使再循環(huán)量增加。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于燃料電池系統(tǒng)的噴射器，更具體地，涉及用于向燃料電池系統(tǒng)中的電池堆供應(yīng)燃料(例如氫)的噴射器。

背景技術(shù)

通常，燃料電池系統(tǒng)是一種將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電系統(tǒng)。

這樣的燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池堆、用于向燃料電池堆供應(yīng)燃料(例如氫)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)、用于向燃料電池堆供應(yīng)空氣中的氧(其是電化學(xué)反應(yīng)所需的氧化劑)的空氣供應(yīng)系統(tǒng)、以及用于將燃料電池堆的反應(yīng)熱排出到系統(tǒng)外側(cè)并且控制燃料電池堆的驅(qū)動(dòng)溫度的冷卻系統(tǒng)。

如圖5(相關(guān)技術(shù))中所示，常規(guī)燃料電池系統(tǒng)中的燃料供應(yīng)和再循環(huán)系統(tǒng)基本上包括與儲(chǔ)氫罐100連接的氫供應(yīng)管線110、燃料電池堆170的未反應(yīng)氫再循環(huán)所經(jīng)過(guò)的氫再循環(huán)管線120、安裝在電池組入口130與氫再循環(huán)管線120交會(huì)的結(jié)點(diǎn)處以朝向燃料電池堆的陽(yáng)極泵送新的氫和再循環(huán)的氫的噴射器140a和140b、安裝在氫供應(yīng)管線110上以測(cè)量氫和空氣的壓力的電池組入口壓力傳感器150、以及安裝在氫供應(yīng)管線110上的調(diào)節(jié)器160。

在此情況下，噴射器140a和140b通過(guò)噴嘴噴射從高壓罐供應(yīng)的經(jīng)壓縮的氫從而產(chǎn)生真空，使得燃料電池堆中的排氣被吸收以使氫氣再循環(huán)。

鼓風(fēng)機(jī)可以用作上文所描述的燃料電池系統(tǒng)的再循環(huán)裝置，但是作為基于電動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器的鼓風(fēng)機(jī)較為昂貴，并且例如軸承的部件可能由于再循環(huán)氣體的冷凝物而容易腐蝕。另外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件因冷凝物而被卡住時(shí)，可通過(guò)使用加熱器來(lái)使旋轉(zhuǎn)部件解凍，這會(huì)不令人期望地增加此類(lèi)布置的復(fù)雜度。

用作上述問(wèn)題的簡(jiǎn)單解決方案的噴射器通過(guò)使用高壓調(diào)節(jié)器后端的約100巴的氫經(jīng)噴嘴噴射射流，以產(chǎn)生同時(shí)供應(yīng)和再循環(huán)燃料所需的動(dòng)量。

然而，當(dāng)噴嘴的直徑增大時(shí)，射流速度減小，使得噴射器的吸收性能劣化。

出于此原因，盡管減小噴射器噴嘴的尺寸在性能上是有利的，但是仍需要增大噴嘴的喉部面積以便對(duì)于較大負(fù)載供應(yīng)大量流體。

作為可能的解決方案，已經(jīng)提出布置大噴射器140b和小噴射器140a的技術(shù)。

如圖5中所示，當(dāng)設(shè)置大噴射器時(shí)，噴射器必須根據(jù)負(fù)載量使用大噴嘴或小噴嘴，使得將大噴嘴用于大量負(fù)載而將小噴嘴用于少量負(fù)載。

噴射器的性能可以通過(guò)燃料供應(yīng)和泵送根據(jù)再循環(huán)性能來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。噴嘴的尺寸越大，在相同壓力下可供應(yīng)的燃料流量就越大。然而，當(dāng)噴嘴較大時(shí)，泵送性能因?qū)τ谏倭苛黧w的射流速度低而劣化。盡管小尺寸噴嘴具有較好的氣動(dòng)性能因?yàn)樾〕叽鐕娮旒词乖诘退焦?yīng)中也具有高流速，但是小尺寸噴嘴不能滿(mǎn)足供應(yīng)大量流體的需求。

考慮到以上，在韓國(guó)未審查專(zhuān)利公開(kāi)第10-2012-0136708號(hào)中已經(jīng)提出一種用于控制燃料電池系統(tǒng)的氫燃料供應(yīng)的裝置。

如圖6(相關(guān)技術(shù))中所示，用于控制燃料電池系統(tǒng)的氫燃料供應(yīng)的裝置包括安裝在燃料電池堆入口處以向燃料電池堆供應(yīng)氫并且形成再循環(huán)流的噴射器200、與氫供應(yīng)管線連接以與噴射器200的噴嘴入口210連通從而控制氫供應(yīng)的比例控制電磁閥220、以及根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的輸出控制比例控制電磁閥220的驅(qū)動(dòng)的閥控制器(未示出)。

在此情況下，閥控制器在當(dāng)前狀態(tài)下的輸出小于預(yù)設(shè)的參考輸出的低輸出區(qū)段中在脈沖流控制方案下控制比例控制電磁閥的驅(qū)動(dòng)。

附圖標(biāo)記230是噴射器噴嘴，并且附圖標(biāo)記240和250分別表示噴射器出口和閥體。